基于分段电价的跨区风电消纳

大规模风电跨区输送越来越频繁,加大了受端区域电力系统的调节压力,严重影响了风电的消纳能力。针对这一问题,提出一种基于分段电价的风电消纳方法。该方法以电网公司购电总费用最小为目标,考虑火电和抽蓄各自参与风电消纳的边际成本效益,并通过对风电不同电量部分施行分段电价,使得电网公司、风电厂、火电厂和抽蓄电站等多个主体之间利益均衡,增加系统对风电的消纳,同时从理论上证明该方法与弃风惩罚方法原理上的等效性。仿真算例验证了该方法的有效性。仿真结果表明该方法能够显著减少弃风,在不降低电网企业利益的同时,提高火电和抽蓄电站参与风电消纳的积极性,增加风电企业的收益。     

风电场交直流并网系统的储能和柔性直流联合调步控制策略

考虑在风电场交直流混合并网系统中风电场的功率差额可以沿交流线路传递给主网,风电场和主网都存在频率稳定问题,提出储能与柔性直流附加控制参与系统频率调节,优化风电场和主网频率特性。在风电场侧柔性直流换流站中加入基于风电场频率变化的柔性直流频率附加控制,以改善风电场频率特性;将储能系统通过换流器并联在风电场和主网间直流线路上,弥补风电场侧直流附加控制对主网的频率恶化作用,并改善主网频率特性;建立了储能与柔性直流附加控制共同作用下的风电场交直流混合并网系统频率模型。算例分析表明,通过储能与柔性直流附加控制的配合,能有效减少风电场功率平衡被破坏时风电场和主网的频率波动幅度。     

风水储微电网优化调度策略研究

为了缓解风电因随机波动性对电网造成的冲击,增强风电的可控性,提出一种基于分频段补偿法的风水储微电网优化调度策略。该策略根据水电机组输出带宽,通过小波分解法对风电功率信号进行多尺度分解,得到水电机组和储能系统初级功率指令,再根据水机爬坡能力,对初级功率指令进行修正得到最终功率指令。基于MATLAB/Simulink平台建立了风水储微电网仿真模型,分析了所提调度策略与现有策略的控制效果,结果表明,所提调度策略能减小储能所需容量,降低储能配置成本;改善了微网内水机过渡过程,有利于微网稳定运行;提高了风电的可控性,使微网有功输出更平滑。     

一种风场主动支撑电网的智能自适应控制方法

风电的不确定性和高渗透率,导致电网调度控制难和电网惯量下降等问题,为此提出了基于混合储能的功率分配系数自适应控制策略和基于T-S模糊神经网络的调频功率自适应控制策略.首先,对风场混合储能系统健康状态进行评估;其次,功率分配系数自适应控制器根据各组混合储能系统健康状态系数对风场所有风机输出总功率和调度功率之间的差值进行分...     

风电场中抽水蓄能系统容量的优化选择

为了改善风电场的功率输出特性,在有水资源的地区可采取风 - 水电联合供电模式.本文将风电场中抽水蓄能系统分为抽水系统和发电系统,并以获得风电场最大经济效益为目标建立了风-水电联合优化运行模型,考虑在一定的电网约束条件下,对于风电场中抽水蓄能系统配置不同抽水容量和发电容量的情况,采用改进遗传算法分别进行了优化仿真分析,仿真的结果表明风电场中配置抽水蓄能系统可以增加风电场的综合效益.文章给出的确定风电场中抽水蓄能系统最优容量的方法;具有一定的实践意义.     

考虑峰谷电价的风电－抽水蓄能联合系统能量转化效益研究

建立了考虑峰谷电价的风电-抽水蓄能联合系统和能量转化效益的定量评估模型,研究了风蓄联合系统中抽水蓄能电站对风电移峰填谷的影响,仿真算例验证了所建立模型的有效性。结果表明：在峰谷电价政策下,风蓄联合系统可将低谷时段的廉价电能转化为高峰时段的珍贵电能,取得良好的经济效益;同时还能有效地平滑风电场输出功率,降低并网风电的波动性。     

用于火电机组二次调频的混合储能系统容量配置优化方法

随着大量可再生能源并入电网,火电机组越来越频繁地参与到电网调频中。针对火电机组自身二次调频能力不足的问题,采用由飞轮储能阵列和锂离子电池储能阵列组成的混合储能系统来辅助火电机组的二次调频。首先根据火电机组功率和自动发电控制(automatic generation control, AGC)指令获得混合储能系统的充放电功率指令,然后提出了基于小波包分解(wavelet packet decomposition,WPD)方法的各储能阵列充放电指令分配方法。接着根据各储能阵列充放电指令分配方法,以火电机组二次调频综合指标提升二倍为目标,提出了一种混合储能系统容量配置优化方法。 最后,通过某额定装机容量250 MW的火电机组实际输出功率数据,仿真验证了本文提出的混合储能系统容量配置优化方法的有效性。     

台风条件下含混合电氢储能的海上风电场并网运行智能控制方法

随着我国海上风电装机容量不断增加,经济发达、电力负荷大的沿海地区越来越依赖和关注海上风电的安全运行。在系统常规火电机组容量下降、系统惯量较低的情况下,海上风电场的友好接入问题变得尤为突出。特别是在台风期间,海上风电场在达到截止风速之前可能会与受端电网迅速断开,导致主网出现大量功率缺额、电压频率恶化等不利影响。为了解决风电固有波动性和台风引起的大扰动问题,提出了一种含混合电氢储能的海上风电场并网运行控制方法。该方法在海上风电场正常运行期间,通过合理安排储能和充放能,有效平抑了风电波动性;而在台风过境期间,通过合理使用混合电氢储能,缓解了海上风电输出骤降,减少对受端电网的不利影响。通过对广东某海上风电场的真实数据进行仿真研究,验证了所提方法的有效性。     

基于风机调频特性的储能配置方法及协调运行策略

针对大规模风电机组(wind turbine,WT)接入电网,导致电网惯量响应能力和调频备用容量不足,进而造成电网频率稳定性下降的问题,文章提出一种风储系统与等容量同步发电机等惯量响应能力的储能(energy storage,ES)配置方法。方法旨在实现WT取代同步发电机接入电网前后,电网惯量响应能力和调频能力不变。并在此基础上,根据WT在不同风速下,具有不同的调频能力这一特性,文章进一步提出了风储协调控制策略,该策略既能在低风速下提供惯量响应支持,又能在中风速下辅助WT转速恢复,避免频率二次跌落。仿真结果表明,仅配置风电场额定功率5%的容量,既可补偿电网惯量响应能力,又能满足WT转速恢复所需功率,大大提升了电网频率运行稳定性。     

风电—抽水蓄能联合日运行优化调度模型

基于日前负荷预测和风电出力预测,研究了风电—抽水蓄能联合日运行的优化方法,提出了电网消纳风电出力的新模式。以风电—抽水蓄能联合运行的效益最大化为目标,考虑抽水蓄能机组的启停限制和发电—抽水工况转换限制,以二次约束表征机组启停约束和抽水蓄能电站运行工况约束,建立了含全天96个时段的混合整数规划模型,并采用商业优化软件求解。基于实际抽水蓄能电站参数设计了算例系统。测试结果表明,抽水蓄能电站与风电场配合可大大降低风电出力随机性对电网运行的负面影响,经济和社会效益显著。     

基于多智能体的海上油气平台风-燃协调频率辅助控制策略

为了提高含风电的远海油气平台电网的调频能力,基于多智能体一致性理论,提出了一种以双馈感应电机为单元的风电场与海上油气平台燃气透平机组的协调频率辅助控制方法。将远海孤立电网视为多智能体系统,将风电场与海上油气平台燃气透平机组看作智能体,基于海上电力网络的拓扑信息构建多智能体系统通信网络,实现各智能体之间的信息交互;分别建立风电场和海上油气平台燃气透平机组的频率辅助控制多智能体模型,基于多智能体一致性算法给出控制器结构,基于多智能体通信网络实现风电场智能体与海上油气平台燃气透平机组智能体之间的频率协调控制;通过线性二次型最优控制对控制器参数进行优化。基于算例仿真验证所提控制方法的有效性,结果表明所提协调频率辅助控制方法能有效提高系统的频率调节能力,抑制频率波动。     

用于平抑风电波动的飞轮储能阵列容量配置方法

随着我国风力发电的快速发展,风电输出功率的随机性和波动性使得电网调频难度加大,为解决此问题,可采用大容量高功率飞轮储能系统进行平抑,因此亟需研究飞轮储能阵列的容量配置方法,增大系统的利用率并降低初始投资成本。通过建立250 kW/50(kW·h)大容量高功率飞轮储能单元模型,引入相应单元以及阵列控制策略。基于低通滤波方法,在考虑储能阵列的充放电效率以及荷电状态的条件下对储能阵列容量配置计算进行了研究。针对容量配置过程中由于充放电效率而引发的容量配置过大的问题,提出了一种电量调节控制策略,以及一种飞轮储能阵列容量配置方法,通过调整充放电功率指令,减少储能单元数量,实现储能阵列利用率的增大并降低初始投资成本。以储能配置不超过风电场装机容量的20%为约束条件,针对山东某风电场实际输出功率数据,仿真验证了本文提出的飞轮储能阵列容量配置方法。     

柔性直流输电系统的变速抽水蓄能机组直流电压辅助控制策略

柔性直流输电是新能源并网消纳的主要输电形式.由于新能源出力波动性会导致柔性直流输电系统的直流电压波动,影响其安全稳定运行.为了有效抑制柔性直流输电系统中直流电压波动,提出变速抽水蓄能机组直流电压辅助控制策略?首先建立了变速抽水蓄能机组、四端柔性直流电网、风电场及光伏电站的仿真模型.其次,以直流电压偏差乘以相应系数作为变...     

A control method for small‐scale DC power systems including distributed generators

This paper describes a DC micro‐grid system interconnecting distributed power generators. The system consists of five generation and control units: a solar‐cell generation unit, a wind‐turbine generation unit, a battery energy‐storage unit, a flywheel power‐leveling unit, and an AC grid‐interconnecting power control unit. The control method is proposed for suppressing the circulating current by detecting only the DC grid voltage. This method brings high reliability, high flexibility, and maintenance‐free operation to the system. The method pays attention to DC output voltage performance of each unit. Each of the power control units and the energy‐storage unit is controlled to act as a voltage source with imaginary impedance. On the other hand, each of the two generation units is controlled to act as a current source. The power‐leveling unit is controlled to act as a current source having the function of frequency selectivity like a high‐pass filter. A 10‐kW prototype system verifies experimentally the validity and effectiveness of the proposed control method for the DC‐grid system. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 167(2): 86–93, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20603     

新型电力系统下考虑风电消纳的共享储能定价模型研究

风电场使用储能不仅可以更好地跟踪出力曲线，还可减少弃风。针对储能投资成本高、回报周期长等问题，设计了可供风电场使用的共享储能运营商。首先，建立一种以共享储能运营商为领导者、风电场为跟从者的主从博弈共享储能定价模型；其次，利用Gurobi求解器与粒子群优化算法相结合求解，得到运营商对不同风电场的最优定价与各自运行策略；最后通过分析对比求解结果，得出结论，定价模型合理有效，共享储能运营商将针对不同风电场制定不同价格曲线，可以使双方受益得到均衡、并减小风电场的上网功率偏差，具有较高的应用价值。     

促进新能源消纳的混合发电系统

太阳能发电功率逐日增加,以往单一的光伏发电系统并网运行的可调度性和可控性不足,提出了一种新的混合发电系统以提高调度的灵敏性.此系统包括风电场、光伏电厂、光热电站和电加热器.电加热器主要是将多余的风能、光能转化为热能并储存在太阳能发电厂的储热罐中,利用储热光热电站良好的可调度性和可控性,提高系统的旋转备用和爬坡能力,削减...     

双馈电机风电场无功功率分析及控制策略

提出一种双馈电机风力发电系统无功极限的计算方法，该方法以双馈电机风电系统的功率关系为基础，考虑了网侧变换器在其功率允许范围内的无功发生能力，系统动态无功极限为定子与网侧变换器的无功极限之和。对双馈电机风电场在强电网无功调节中的应用进行了探讨，提出双馈电机风电场对当地用户进行就近无功补偿的策略，并给出相应的无功分配策略，包括风电场各风机之间以及单台风电机组定子和网侧变换器之间的无功分配原则。双馈电机风电场在实现变速恒频优化运行的同时，充分发挥了风电机组和整个风电场的无功处理能力，使其参与所连电网的无功调节。     

考虑双馈风电机组变流器控制参数的风电场内机组振荡分析

在风电场内,风电机组变流器控制参数设置不当可能会引发该机组及其他机组的功率振荡,威胁电力系统的正常运行.为了研究变流器控制参数对风电场内机组振荡的影响,以双馈风电机组为例,首先考虑变流器控制参数推导机组的能量函数.然后,分析变流器控制参数对机组能流功率和能量消耗的影响.接着,针对风电场内机组变流器控制参数的不同,研究风电场内机组是否会发生振荡以及对其他机组的影响.最后,在PSCAD/EMTDC平台上建模,深入分析了变流器控制参数对风电场内机组能流功率和能量消耗的影响.结果表明:在风电场内,机组变流器控制参数设置不当不仅会引起本机组发生自由振荡,也会造成风电场内其他机组振荡.     

基于极点对称模态分解的混合储能系统容量配置

为给微电网配置合适的储能容量以平抑网内有功功率波动,提出了一种基于极点对称模态分解(extreme-point symmetric mode decomposition,ESM D)的混合储能系统容量配置模型。基于微电网净负荷功率,利用ESM D方法分解为自适应全局均线作为微电网与电网的交换功率,以及低频和高频分量作为蓄电池和超级电容器的平抑目标;为使分解后的各个分量最优,分析了剩余极点个数对全局均线的影响,研究了临界模态的选择原则以得到合适的低频和高频分量;在此基础上,考虑储能设备的运行寿命,建立了包含年投资成本和年运行维护成本的微电网混合储能系统成本模型。仿真实例验证了所述模型的可行性和经济性。     

考虑预测误差折现效应的风电场柔性并网策略

针对风电并网功率的平滑性需求,提出了一种考虑预测误差折现效应的风电场柔性并网策略。首先,考虑到超短期预测中功率预测误差随时间断面推移而变大的特点,引入t location-scale分布模拟前瞻周期内的风电出力;在此基础上,提出采用氢燃料电池蓄电池构成混合储能系统的策略,以充分发挥二者的互补优势和协同效益;最后,参考经济学资产定价模型,度量未来不同时间断面风电场运行成本的当前效益,并以前瞻周期内经折现之后的风电场运行经济性之和最优为目标函数,对风蓄氢系统进行优化调度。仿真结果表明,与不配置混合储能、不考虑未来经济折现效应的风电场相比,所提的优化策略能够实现更优的风电场柔性并网功能。